◆第５８回機械振興賞受賞者業績概要

自動化と接合品質を追求したフープ材供給装置
株式会社 ムラタ溶研
代表取締役社長 村田取締役会長
専務取締役

村 田
村 田倫之介彰 久唯 介求められている。さらに、エラー回避措置的な機はじめに械構造をとっているが、手動機では材料を溶接する前の突合せ時にわずかだが人的ミスが起こ

5G 通信、自動車の操作自動化・安全性向上にる場合があった。接合時間を約 1/4 にする短縮よる電子部品の搭載量増大、人口減少に伴う各と同時に歩留まりのさらなる向上も開発のねら

種機械・装置の自動化推進、働き方改革や時短推いとした。

進による家電の自動化推進により、デバイスの装置の概要

リードフレームやコネクタ需要は増加の一途をたどる。これらの電子部品は帯状薄板金属であるフープ材をプレス成型して製造されるが、生従来の同社溶接装置は溶接の工程が自動で、産ラインの高速化や幅広フープ材を使用して複前工程である切断前のワーク把持、切断、切断面数個を同時にプレス成型するなど、生産方式にどうしを付き合わせてのクランプは作業者の手も変化が起きている。これらの背景により、さらによって行われていた。本賞応募の新装置ではに時間短縮と歩留まりの向上を求められるよう作業者が切断前のワーク把持を行えば、その後になった。

開発のねらいプレス材料のフープ材が材料切れを起こした
際、通し直すと約 14 ～ 29 分かかる（当社調べ）。
ムラタ溶研製フープ材接合供給装置は元々、高品質溶接による接合を短時間（1 分以内）で行える装置だったが、今回は自動化を追求し、接合時間を 15 秒に短縮することを目標とした。
現在主流である多列同時プレスによるデバイ
ス生産は１分間に 1,000 ～ 4,000 個ほど行われる。手作業による通し直しから手動フープウェルダーへの機械化は、多列同時プレスでない時代であっても劇的な効果があった。しかし、社会的なニーズにより生産量が飛躍的に伸びている
いま、材料の接合供給もさらなるスピード化が－ 25 －図１ 装置外観

自動化と接合品質を追求したフープ材供給装置の工程から溶接完了まで全自動で行える。これアーク長の調整も含めて自動で行われる。接合により約 1 分から 15 秒へと大幅な時間短縮を後の圧延は手動で行う。

実現し、操作のミスによる歩留まり低下も防ぐことができるようになった。

一方、今回開発の自動接合機では、切断刃の下に先行材、後行材をセットし、開始ボタンを押せ

また、フープ材料幅を入力すれば溶接の開始

ば、後は切断、突合せ、溶接接合まですべて自動点と終了点が自動で割り出される仕組みを搭載で行われる。この間に人の作業はないため、人的し、段取時間も短縮した。

なミスは起こりえず、歩留まりをさらに高める

まず、装置の外観を図１に示す。ワークの取りことができる。時間についても、以下にあるよう扱いはこの写真にある上部治具カバーを開けてに手動全工程 80 秒が自動機では 23 秒にまで短行う。ちなみに当社従来品の手動機にカバーは縮された。この間に現在のプレス機で約 2,000なく、ワークテーブルとして存在する。

～ 3,000 個の生産が可能となる。

また、当社製従来手動機の場合と開発製品である

技術上の特徴自動機の作業および所要時間を比較を図２に示す。
手動機の場合、先行材と後行材を切断刃の下に入るように配置し、操作者がボタンを押すこ

手動工程を自動化するには複数の技術的なポとで切断される。センタープレートというガイイントが存在する。以下項目ごとに解説する。

ドに当てながら、切断した先行材、後行材を付き①切断／クランプ圧力の使い分け合わせた状態でそれぞれクランプすることで端面どうしの突合せ溶接では、垂直な切断面、バセッティングが完了となる。この状態で接合ボリのない品質が求められ、溶接品質に直結する。

タンを押せば、接合開始から完了までは溶接本装置に用いている切断刃は、硬度 HRC65 以・手動機の場合・開発製品：自動機の場合

図２ 手動機と自動機の作業および作業時間の比較－ 26 －

◆第５８回機械振興賞受賞者業績概要

上の焼き入れされたハイス綱を用い、切断は1.0 ～ 2.0MPa の比較的高圧な油圧で行われる
ため、ワークも強い力でクランプされる（図３）。

図５ ２工程での溶接
図３ 切断時のようす③ワークを確実に付き合わせる機構
本装置は、突合せ接合技術で重要な「切断」「突転じて、溶接時のクランプでは 0.2 ～ 0.3MPa合せ」を確実に行える機構を搭載している。の空圧に変換し、最適な加圧力で接合部を密着し、 熱歪みを抑制する（図４）。

本装置は切断部を装置中央に設け、切断端材（スクラップ）の排出や突合せを容易にしている（図６）。

図６ 切断とスラップの排出30±0.005mm 幅に切断された材両端部は、左図４ 溶接時のようす

右のクランプ突合せ機構により溶接中央の可動②ワーク中央から外側への溶接式バックバー（裏当金）と上部クランプ板の間に溶接端部の溶け落ちは、プレス機の金型内で自動挿入され、材端面どうしが突き当てられる。

引っかかり、金型の破損を誘発する原因になる

このとき、すでに上部クランプが本体奥から進ため、本装置ではその防止に、溶け落ちや穴明き出しており、ワークが重なり合わない機構とのない溶接工法を用いている。本装置では材料中央部に溶接開始点を設定し、外側に向かって溶接を行い、終了点前でアークをオフにしている。その際、溶け落ちのない溶接が行えるベストなアークオフ地点は、独自のトーチ走行位置と演算で割り出している。また、溶接の開始点を1 回目と 2 回目で数 mm 重ねることにより、融合不良をなくしている（図５）。

図７ ワークの突合せ－ 27 －

自動化と接合品質を追求したフープ材供給装置なっている（図７）。
溶接加圧力は切断時は 1.0 ～ 2.0MPa の油圧を、0.2 ～ 0.3MPa の空気圧に変換させて付合せ端部を密着させている。また、溶接は最適なアーク長を電極タッチセンサーが自動で設定し、行われる（図８）。
図１０ 接合部の様子

実用上の効果
ムラタ溶研製フープ材接合装置は、フープ材を使用するプレス業界の供給装置として一定の評価を得ているが、それでも、接合時間 60 秒が限界だった。今回の発明で、接合時間は 15 秒に短縮さ

図８ 下治具の上昇によるクランプれ、1 分間に数千個の製品を成型するプレス機に④溶接部の硬化を防ぐ工夫おいて、年間でのその効果は大きなものとなる。

当社独自の「狭窄ノズル TIG 溶接法」は、ビー自動車、モバイル機器、家電やその他電子部品をド幅が狭く、深い溶込みが得られ、熱影響部の変使用するあらゆる製品の、生産性向上に寄与する質領域も狭く、溶接局所の酸化・窒化による硬化ため広範囲な波及効果が期待できる。

はほとんど見られない。

知的財産権の状況

本装置ではワークの上部、裏側からガスを当てることで溶接部両面の無酸化雰囲気を形成している。また、狭窄ノズルによるエネルギー密度

本開発品の装置に関する特許登録は下記の通の向上で、3000 ～ 6000mm/min の高速溶接を可りである。

能にし、熱影響の範囲を最小化している（図９）。

① 日本国特許第 6980239 号
名称：帯状金属板の突合せ接合装置及び突合せ接合方法② 日本国特許第 6980237 号
名称：全自動突合せ接合装置

むすび
自動化を進めた本装置では、均一でエラーのない接合面密着状態を形成でき、ほぼ不良を発生させることなく高速で安定的なフープ材接合供給が可能である。電子部品製造工程の材料供
図９ ワーク両面での無酸化雰囲気形成給というボトルネックを解消し、社会的に一層以上のように、本装置は、従来にない接合技術の自動化・AI 化推進のサポートが行える。

を実現している（図１０）。

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